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1、第三章 生物制藥工藝技術(shù)的發(fā)展第一節(jié) 生物制藥工藝的發(fā)展一、生物藥物類型與品種的發(fā)展(一)生化藥物1.治療酶與診斷用酶(1)超氧化物歧化酶(SOD) 抗炎、抗輻射、抗衰老(2)凝血酶(3)L天冬酰胺酶(4)尿激酶(5)PEG腺苷脫氨酶 (治療免疫缺陷癥)(6)半乳糖苷酶(用于生產(chǎn)無糖牛奶)2.核苷和核苷酸類藥物(1)疊氮脫氧胸苷(AZT)(治療愛滋病)(2)丙氧鳥苷(DHPG)(抗病毒)3.多糖類藥物(1)肝素鈣與小分子量肝素 (抗凝血)(2)透明質(zhì)酸(化妝品,關(guān)節(jié)炎)4.蛋白質(zhì)與多肽類藥物(1)水蛭素(抗凝血,防血栓)(2)轉(zhuǎn)移因子(如牛脾轉(zhuǎn)移因子,胎盤轉(zhuǎn)移因子等,免疫)(3)胸腺制劑(抗肝
2、炎,免疫)(4)肝細(xì)胞生長因子(治療肝炎)5.脂類藥物(胡蘿卜素,EPA,DHA)(二)基因工程藥物(1)乙肝疫苗(2)人白細(xì)胞干擾素(IFN)(3)基因工程人胰島素(4)人白細(xì)胞介素(IL2)(5)人生長激素(hGH)(6)人組織纖溶酶原激活劑(htPA)(7)人促紅細(xì)胞生成素(hEPO)(8)細(xì)胞集落刺激因子(CSFs)(三)細(xì)胞工程產(chǎn)品主要?jiǎng)游锛?xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)品有:干擾素,干擾素,EPO,IL2及尿激酶等;植物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)品:羅漢果,洋地黃,延胡索,人參,貝母,紫杉,紫草組織培養(yǎng)等。各種單克隆抗體。二、生化分離制備技術(shù)的發(fā)展(一)生物反應(yīng)器生物反應(yīng)器包括微生物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)的發(fā)酵罐和動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)
3、模的培養(yǎng)罐及用于固定化酶或固定化細(xì)胞進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)化轉(zhuǎn)化生化物質(zhì)的各種生物催化反應(yīng)器。用于微生物細(xì)胞培養(yǎng)的生物反應(yīng)器: 攪拌通氣的反應(yīng)器 氣升式反應(yīng)器 噴射自吸式反應(yīng)器用于多糖及脂肪酶發(fā)酵生產(chǎn)的離心式生物反應(yīng)器用于乳酸發(fā)酵的螺旋管式連續(xù)發(fā)酵連續(xù)培養(yǎng)光合細(xì)胞的反應(yīng)器動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)器用于固定化酶或固定化細(xì)胞生物反應(yīng)器采用固定床和沸騰床。1.酶的固定化方法酶的固定化方法有下述4種:吸附法,包埋法,共價(jià)鍵結(jié)合法,交聯(lián)法EEEEEEEEEEEEEEEEEEE吸附法共價(jià)結(jié)合法交聯(lián)法包埋法(1)吸附法吸附法分為物理吸附法與離子吸附法。用物理吸附法制成固定化酶,酶活力損失很少,但吸著在載體上的酶,易于脫落,使用價(jià)
4、值少。離子吸附法是將酶與含有離子交換劑的水不溶性載體結(jié)合,酶吸附于載體上較為牢固,在工業(yè)上用途頗廣。離子吸附法常用的載體有:1)陰離子樹脂,如DEDA-C, ECTEOLA-纖維素,TEAE纖維素,DEAE葡聚糖凝膠,Amberlite CG50, IRC50, IR120, IR200, Dowex50等。例:DEAESephadex A-25 吸附氨基?;福?)包埋法包埋法系將酶包埋于凝膠或高分子聚合物網(wǎng)格內(nèi),網(wǎng)格(4)肽鍵結(jié)合法 該法主要將含羧基的水不溶性載體變成?;B氮,異氰酸鹽,鹵化物等衍生物,再使這些衍生物與酶的游離氨基進(jìn)行反應(yīng),形成肽鍵。(5)交聯(lián)法 交聯(lián)法是使用雙功能或多功能
5、試劑與酶分子之間進(jìn)行分子間的交聯(lián)反應(yīng)的固定化方法。由于酶蛋白的功能基團(tuán),如氨基,酚基,巰基,和咪唑基,參與交聯(lián)反應(yīng),因此可能影響酶的活性中心結(jié)構(gòu),而使酶活力顯著失活。交聯(lián)劑有多種,主要為戊二醛。 在固定化酶的基礎(chǔ)上,固定化細(xì)胞技術(shù)得到迅速發(fā)展,其實(shí)際應(yīng)用速度已超過固定化酶。固定化細(xì)胞具有更多的優(yōu)點(diǎn),它省去酶的分離操作。在細(xì)胞內(nèi),酶穩(wěn)定性較高,進(jìn)行固定化時(shí),活力喪失較少,且能利用天然存在的多酶體系,制造成本更低。但是反應(yīng)產(chǎn)物與底物必須容易透過細(xì)胞膜。2.酶工程技術(shù)的應(yīng)用 固定化酶和固定化細(xì)胞在食品發(fā)酵工業(yè)和制藥工業(yè)方面的應(yīng)用,不僅可以改革現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝,而且可以創(chuàng)新多酶反應(yīng)工藝,還可以促使發(fā)酵工
6、業(yè)發(fā)生根本性變革,因此在制藥工業(yè)中的應(yīng)用具有很大潛力。 (二)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)1.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)及其應(yīng)用動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)是將來自動(dòng)物體的某些組織或器官,在模擬體內(nèi)生理?xiàng)l件下,在體外進(jìn)行培養(yǎng),使之存活和生長。(1)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)條件營養(yǎng)條件 培養(yǎng)基(人工合成,半人工合成)pH條件7.2-7.4溫度條件 370.5氣體條件 O2和CO2滲透壓無菌條件(2)培養(yǎng)方法體外培養(yǎng)細(xì)胞有原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)兩種方法。原代培養(yǎng)法有單層培養(yǎng)法和組織塊培養(yǎng)法。傳代培養(yǎng)是將原代培養(yǎng)的細(xì)胞進(jìn)行稀釋分瓶繼續(xù)培養(yǎng)。2.植物細(xì)胞的培養(yǎng)及其應(yīng)用(1)植物細(xì)胞的培養(yǎng)技術(shù)植物細(xì)胞培養(yǎng)是將植物體的某一部分經(jīng)無菌處理后置于人工培養(yǎng)基上使其細(xì)
7、胞增殖,進(jìn)而按需要進(jìn)行培養(yǎng)的技術(shù)。用于進(jìn)行培養(yǎng)所需的植物部分成為外殖體。所形成的脫分化的細(xì)胞團(tuán)稱為愈傷組織。將愈傷組織轉(zhuǎn)移到液體培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)即為懸浮培養(yǎng)。培養(yǎng)基大量無機(jī)鹽,植物激素等(2)植物組織培養(yǎng)的應(yīng)用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)有著廣泛應(yīng)用,尤其在天然藥物的生產(chǎn)上具有廣闊前景。如長春堿、地高辛,(三)單克隆抗體技術(shù)1.單克隆抗體的制備原理 B細(xì)胞群受抗原刺激后能產(chǎn)生針對(duì)抗原決定族的特異性抗體,一個(gè)機(jī)體可產(chǎn)生多達(dá)100萬種特異性的抗體。但是一個(gè)B細(xì)胞卻只能分泌一種特異性抗體。例如,小鼠B細(xì)胞受乙肝病毒刺激后,可產(chǎn)生針對(duì)乙肝病毒的7種不同標(biāo)志的特異性抗體,它們分別由7種小鼠B細(xì)胞產(chǎn)生。這些B細(xì)胞與小鼠骨髓瘤細(xì)胞融合后,形成7種雜交瘤細(xì)胞,稀釋純化,挑出單個(gè)雜交瘤細(xì)胞,進(jìn)行無性繁殖(克?。?。同一個(gè)克隆的雜交瘤細(xì)胞基因相同,合并分泌的特異性抗體質(zhì)地均一,這種抗體稱之為單克隆抗體。1.基因工程的基本程序基因工程操作程序包括取得目的基因,將目的基因同載體連接構(gòu)建成DNA重組體,再將經(jīng)過重組的DNA轉(zhuǎn)化導(dǎo)入受體細(xì)胞(宿主細(xì)胞),并使目的基因和載體上其它基因地形狀得以表達(dá)(即基因轉(zhuǎn)錄和翻譯為目的蛋白)見圖p57(五)生物合成技術(shù)1.利用微生物代謝產(chǎn)物的藥物(1)醇酮類藥物:如
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